《電工基礎(chǔ)》理實一體化教案1

臨沂電力學(xué)校理實一體化教案

任課老師程晟教研室主任

編寫日期2014年9月審批日期

授課日期2014年9月班級13級機電班

課程名稱電工基礎(chǔ)章節(jié)名稱基爾霍夫定律

教具學(xué)具

課型理實一體化課時4pc機；課件；任務(wù)書

電教設(shè)施

①理解支路、節(jié)點、回路、網(wǎng)孔的基本概念

知識

②掌握基爾霍夫定律的內(nèi)容

教學(xué)點

③了解基爾霍夫定律的適用場合

教

①能夠通過簡單電路和復(fù)雜電路的對比，提高觀察和分析能力

學(xué)能力

②能夠通過仿真數(shù)據(jù)分析，認識到基爾霍夫定律，培養(yǎng)邏輯思維能力

目培養(yǎng)點

標③能夠運用基爾霍夫定律對電路進行計算，提高分析和解決問題的能力

①能夠透過實驗現(xiàn)象歸納事物本質(zhì)

德育

②培養(yǎng)學(xué)生對本專業(yè)的職業(yè)認同感

滲透點

③培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探索的興趣、嚴謹扎實的工作作風和團結(jié)協(xié)作精神

教①基爾霍夫定律的內(nèi)容

重點

學(xué)②基爾霍夫定律表達式

重

難①通過實驗現(xiàn)象總結(jié)出定律內(nèi)容

難點

點②熟練列出基爾霍夫回路電壓方程

學(xué)法引導(dǎo)實驗探究、課件講解

教學(xué)內(nèi)容

增加了簡單電路和復(fù)雜電路的概念

更新、補

增加了一些具有針對性的小練習

充、刪節(jié)

《實例講解Multisim10電路仿真》，程勇，人民郵電出版社

參考資料《電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能》，俞艷，人民郵電出版社

《電工與電子技術(shù)》（少學(xué)時），林平勇，高等教育出版社

學(xué)生在任務(wù)的驅(qū)動下，利用仿真電路自主探究電路規(guī)律，結(jié)合教師對

課后分析相關(guān)知識點的講授，達到對所學(xué)知識的掌握。這個思路帶來了很好的教學(xué)

效果，但增加的實驗部分會使得教學(xué)時數(shù)稍顯緊張，這一點還需日后改進。

教與學(xué)互動設(shè)計

教師活動內(nèi)容學(xué)生活動內(nèi)容時間

1

2

【一】組織教學(xué)

【二】復(fù)習導(dǎo)入

復(fù)習

1、電阻串聯(lián)、并聯(lián)電路的特點？回憶舊的知識5

2、電壓與電動勢正方向的規(guī)定？回答問題

3、歐姆定律的內(nèi)容和表達式？

導(dǎo)入

多媒體顯示下面兩個電路：

（a）（b）

簡單電路和復(fù)雜電路

提問：利用什么方法可以求出（a）圖中流過電阻R3的電流？請大家討論

思考討論5

回答問題

學(xué)生根據(jù)已有的知識基礎(chǔ)可能給出的方法：利用歐姆定律和電阻串并聯(lián)特點

可以求解。

教師給以肯定和鼓勵

教師提問：利用歐姆定律和電阻串并聯(lián)特點可以求出（b）圖中流過電阻R3思考

的電流嗎？回答問題5

學(xué)生無法求解，教師引出簡單電路和復(fù)雜電路的概念：

前面我們學(xué)習了運用歐姆定律及電阻串并聯(lián)能進行化簡和計算的直流電

路，這種電路成為簡單電路；但有些電路是不能單純運用歐姆定律及電阻串并

聯(lián)進行求解的，這種電路就稱為復(fù)雜電路。

【三】新課講授

基爾霍夫定律

任務(wù)描述：本次課需要學(xué)生完成兩個任務(wù)

任務(wù)一：探究基爾霍夫電流定律并應(yīng)用定律分析電路

任務(wù)二：探究基爾霍夫電壓定律并應(yīng)用定律分析電路

介紹基爾霍夫定律的發(fā)現(xiàn)背景和重大意義：

19世紀40年代，電氣技術(shù)發(fā)展十分迅速，電路變得愈來愈復(fù)雜。

這種復(fù)雜電路不是串、并聯(lián)電路的公式所能解決的，剛從德國哥尼斯堡

教與學(xué)互動設(shè)計

2

教師活動內(nèi)容學(xué)生活動內(nèi)容時間

大學(xué)畢業(yè)，年僅21歲的基爾霍夫在他的第1篇論文中提出了適用于這種

復(fù)雜電路計算的兩個定律，即著名的基爾霍夫定律。該定律能夠迅速地1

求解任何復(fù)雜電路，從而成功地解決了這個阻礙電氣技術(shù)發(fā)展的難題。

一、任務(wù)1：探究基爾霍夫電流定律并應(yīng)用定律分析電路

1任務(wù)描述

探究基爾霍夫電流定律，并利用定律求解支路電流

2任務(wù)分析

（1）利用“multisim”軟件構(gòu)建仿真電路，測量支路電流數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)

進行分析，導(dǎo)出結(jié)論，探究基爾霍夫電流定律；

（2）利用基爾霍夫電流定律列表達式，求解支路電流。

3相關(guān)知識

3.1支路、節(jié)點、回路和網(wǎng)孔

1、（1）基本概念

①支路：就是電路中流過同一電流的分支路。

動畫演示圖中的支路

②節(jié)點：三條或三條以上支路的連接點。

動畫演示圖中的節(jié)點

③回路：就是電路中任一閉合的路徑。觀察教師演示

10

動畫演示圖中的回路

④網(wǎng)孔：中間無任何分支穿過的回路

動畫演示圖中的網(wǎng)孔

支路、節(jié)點、回路、網(wǎng)孔的演示

要求學(xué)生在任務(wù)書上寫下上圖中的支路、節(jié)點、回路和網(wǎng)孔。獨立思考完成任4

務(wù)書上相應(yīng)問題

（2）學(xué)生練習的回答

教師多媒體顯示下圖，并設(shè)疑：支路、節(jié)點、回路、網(wǎng)孔有哪些？

3

教與學(xué)互動設(shè)計

教師活動內(nèi)容學(xué)生活動內(nèi)容時間

4

討論

圖3電橋電路回答問題

教師提請四位學(xué)生分別指出電路中的支路、節(jié)點、回路、網(wǎng)孔完成任務(wù)書上相6

應(yīng)問題的回答

（3）思考討論

教師提問：回路和網(wǎng)孔是一回事嗎？它倆有著怎樣的關(guān)系？討論

答：每兩個相鄰的網(wǎng)孔就可以構(gòu)成一個回路；回路的個數(shù)一定是多于網(wǎng)孔回答問題5

的。

判斷節(jié)點電流流入和流出的方法

3.2

觀察電路

教師提問：電阻R、R、R、R的串并聯(lián)關(guān)系？獨立思考

1234

學(xué)生回答：R、R相并聯(lián)，R、R相并聯(lián)，兩部分再串聯(lián)回答問題

1234

教師提問：現(xiàn)在大家根據(jù)已掌握的電阻串并聯(lián)電路的特點討論分析電流討論

I、I、I、I有什么關(guān)系？

1234

學(xué)生回答：I+I=I+I回答問題

12348

教師提問：I、I對于A點來講有什么相似之處嗎？獨立思考

12

學(xué)生回答：都是流進A點的電流回答問題

教師提問：I、I對于A點來講有什么相似之處嗎？獨立思考

34

學(xué)生回答：都是流出A點的電流回答問題

學(xué)生總結(jié)結(jié)論：對于A點來講，流入電流之和等于流出電流之和

教師提問：怎樣判斷某個電流對于某節(jié)點是流入還是流出呢？討論

學(xué)生回答：箭頭指進為流入，箭頭背離為流出回答問題

練習：分別指出下面兩個電路中三個節(jié)點電流是流入還是流出

I

I2

1

I

3

A

獨立思考2

完成任務(wù)書上相

I

5I應(yīng)內(nèi)容的填寫

4

流入電流有：I、I流出電流有：I、I、I

13245

所以

I+I+I+I=0

abcd

教與學(xué)互動設(shè)計

5

教師活動內(nèi)容學(xué)生活動內(nèi)容時間

。

對于節(jié)點a來講流入電流有：I流出電流有：I、I

123獨立思考

對于節(jié)點b來講流入電流有：I流出電流有：I、I5

256完成任務(wù)書上相

對于節(jié)點c來講流入電流有：I、I流出電流有：I

364應(yīng)內(nèi)容的填寫

對于節(jié)點d來講流入電流有：I、I流出電流有：I

451

4、任務(wù)實施

步驟1：構(gòu)建電路和測量電流

要求學(xué)生根據(jù)任務(wù)書的引導(dǎo)構(gòu)建仿真電路，測量電流，并將數(shù)據(jù)填入數(shù)據(jù)

表

完成任務(wù)書任務(wù)10

一步驟1

II

1I3

2

基爾霍夫電流定律探究電路

步驟2：數(shù)據(jù)分析和結(jié)論導(dǎo)出

要求學(xué)生根據(jù)任務(wù)書的引導(dǎo)，分析流入電流數(shù)據(jù)和流出電流數(shù)據(jù)間的關(guān)完成任務(wù)書任務(wù)5

系，很容易得到以下結(jié)論：流入電流數(shù)據(jù)之和等于流出電流數(shù)據(jù)之和。一步驟2

步驟3：講授基爾霍夫電流定律的內(nèi)容及推廣應(yīng)用

（1）基爾霍夫電流定律的內(nèi)容

在任一瞬間流入任一節(jié)點的電流之和等于7A10A

ii

流出該節(jié)點的電流之和。?1?2

4A

（2）基爾霍夫電流定律的推廣應(yīng)用：閉合面-12A

聽講5

如圖對虛線所包圍的閉合面可視為一個結(jié)點，而面外五條支路的電流關(guān)系

可應(yīng)用KCL得：

i2=10+7+(-12)-4=1A

（3）練習：如圖所示電路，已知I=1mA，I=10mA，I=2mA，求電流I？

abCd

6

教與學(xué)互動設(shè)計

教師活動內(nèi)容學(xué)生活動內(nèi)容時間

7

獨立思考

應(yīng)用基爾霍夫電5

流定律的推廣應(yīng)

用分析電路

【解】根據(jù)基爾霍夫電流定律的推廣應(yīng)用，流入圖示的閉合回路的電流代數(shù)和

為零，即

I=－(I+I+I)=－(1+10+2)=－13mA

dabc

步驟4：應(yīng)用基爾霍夫電流定律分析電路

要求學(xué)生應(yīng)用定律求解支路電流大小

（1）計算電路中I的大小

I

-4A

獨立思考4

-10V+應(yīng)用基爾霍夫電

流定律的推廣應(yīng)

a

用分析電路求解

5Ω支路電流

2A-3A

解：假設(shè)取流過5電阻電流I，的參考方向與電壓相同，則對節(jié)點a來講

Ω

流入的電流為2A、-3A、I，，流出的電流為-4A、I，所以

2A+-3A+I，=-4A+I

而I，=10/5=2A，所以I，=5A

（2）如圖所示電橋電路，已知I=25mA，I=16mA，I=12A，針對I、

1342

I、I，進行理論分析計算。

56

獨立思考

應(yīng)用基爾霍夫電

流定律的推廣應(yīng)8

用分析電路求解

支路電流

解：在節(jié)點a上：I=I+I，則I=II=2516=9mA

123213

在節(jié)點d上：I=I+I，則I=II=2512=13mA

145514

在節(jié)點b上：I=I+I，則I=II=913=4mA

265625

提問：電流I與I均為正數(shù)，說明什么？

25

學(xué)生回答：表明它們的實際方向與圖中所標定的參考方向相同

提問：I為負數(shù)，說明什么？

6

學(xué)生回答：表明它的實際方向與圖中所標定的參考方向相反

教與學(xué)互動設(shè)計

8

教師活動內(nèi)容學(xué)生活動內(nèi)容時間

二、任務(wù)2：探究基爾霍夫電壓定律并應(yīng)用定律分析電路

1任務(wù)描述

探究基爾霍夫電壓定律，并利用定律求解支路電壓或電流

2任務(wù)分析

（）利用“”軟件構(gòu)建仿真電路，測量支路電壓數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)

1multisim

進行分析，導(dǎo)出結(jié)論，探究基爾霍夫電壓定律；

（2）利用基爾霍夫電壓定律列表達式，求解支路電壓或電流，并利用仿

真軟件驗證理論分析結(jié)果。

3任務(wù)實施

步驟1：構(gòu)建電路和測量電壓

要求學(xué)生根據(jù)任務(wù)書引導(dǎo)構(gòu)建電路，測量各元件端電壓，并將數(shù)據(jù)填入數(shù)完成任務(wù)二步驟10

1

據(jù)表

基爾霍夫電壓定律探究電路

步驟2：數(shù)據(jù)分析

完成任務(wù)二步驟10

要求學(xué)生根據(jù)任務(wù)書引導(dǎo)分析數(shù)據(jù)，得到各回路的電壓方程2

步驟3：結(jié)論導(dǎo)出

學(xué)生總結(jié)各回路電壓方程，用自己的語言可以得到類似的結(jié)論：完成任務(wù)二步驟5

3

回路中各段支路電壓相加減總為零

步驟4：思考與討論

教師提問：為什么各段支路電壓有加有減？讓學(xué)生猜測并討論。

完成任務(wù)二步驟

學(xué)生根據(jù)已經(jīng)掌握的知識，容易猜到應(yīng)該與“參考方向”有關(guān)系。48

教師引導(dǎo)：如果給回路設(shè)定順時針的繞行方向作為參考方向，要求學(xué)生分析回

路電壓方程中，各元件端電壓正負與繞行方向的關(guān)系。

學(xué)生根據(jù)分析可以發(fā)現(xiàn)：當支路電壓與回路的繞行方向相同時就取正，相反時

就取負。

步驟5：講授基爾霍夫電壓定律的內(nèi)容

在任一瞬間沿任一回路繞行一周，回路中所有支路電壓的代數(shù)和恒等于零完成任務(wù)二步驟2

5

9

教與學(xué)互動設(shè)計

教師活動內(nèi)容學(xué)生活動內(nèi)容時間

步驟6：練習列回路電壓方程

完成任務(wù)二步驟10

6

U1+U2-U3-U4=0+I1R1-E1+I2R2+E2-I3R3=0

步驟7：應(yīng)用基爾霍夫電壓定律求解支路電流并利用軟件驗證計算結(jié)果

如圖所示電路，已知i2A，針對支路電流i和i分別進行理論計算和

213

仿真驗證

8Ω4Ω完成任務(wù)二步驟10

a

7

ii

1i3

+2+

8V10V

–I2ΩII–

（1）理論計算

解：由KVL列方程

1

回路I8i4-80可得iA

11

2

3

回路II44i100可得i-A

332

（2）仿真驗證

1R1R26

2

8Ω4Ω

U1U3U2

++

0.500A2.000A-1.500A

+

DC1e-0095DC1e-0098DC1e-0097

10

V1R3V2

8V10V

2Ω

0

仿真驗證電路

步驟8：總結(jié)基爾霍夫電壓定律解題步驟

①選擇一個回路的繞行方向（順時針方向或逆時針方向均可）作參考

完成任務(wù)二步驟

②電阻元件的端電壓為±RI，當電流I的參考方向與回路繞行方向一致時，

86

10

選取“+”號；反之，選取“”號；電源電動勢為E，當電源電動勢的標定

教與學(xué)互動設(shè)計

教師活動內(nèi)容學(xué)生活動內(nèi)容時間

方向與回路繞行方向一致時，選取“+”號，反之應(yīng)選取“”號。

③列ΣU＝0表達式。

三、任務(wù)展示

每組選一名學(xué)生展示自己構(gòu)建的三個仿真電路并運行程序，教師通過凌波

5

多媒體進行屏幕發(fā)布

四、任務(wù)評價

學(xué)生完成自評互評表完成自評

互評表1

【四】課堂小結(jié)

師：同學(xué)們，本次課中你學(xué)到了什么解決了哪些問題討論并發(fā)言

??

學(xué)生發(fā)言時，教師實時的進行引導(dǎo)和總結(jié)

師：你認為最難以解決的問題是什么？討論并發(fā)言

5

學(xué)生發(fā)言時，教師提醒解決問題的“關(guān)鍵”在哪兒

師：你比較佩服誰？你與他差距在哪兒？發(fā)言

學(xué)生發(fā)言時，教師鼓勵學(xué)生繼續(xù)在相互協(xié)作中取長補短

師：你想對老師說點什么？有什么意見？討論并發(fā)言

學(xué)生發(fā)言時，教師及時記錄，以便改進

師：你有哪些收獲有哪些進步？發(fā)言

?

學(xué)生發(fā)言時，教師結(jié)合學(xué)生專業(yè)給予學(xué)生贊賞

11

【五】布置作業(yè)

多媒體布置作業(yè)：

1、試用基爾霍夫定律，列出下圖所示電路中的各結(jié)點和回路的電流方程式、

電壓方程式。

3

2、如圖所示電路中,Us1=130V、R=1Ω為直流發(fā)電機的模型,電阻負載R=24

13

Ω,U=117V、R=0.6Ω為蓄電池組的模型。試求各支路電流。

s22

3、預(yù)習下次課內(nèi)容

任務(wù)書

本次課需要完成的任務(wù)

任務(wù)一：探究基爾霍夫電流定律并應(yīng)用定律分析電路

任務(wù)二：探究基爾霍夫電壓定律并應(yīng)用定律分析電路

任務(wù)一：探究基爾霍夫電流定律并應(yīng)用定律分析電路

1、相關(guān)知識

（1）支路、節(jié)點、回路和網(wǎng)孔

分別指出上圖所示兩個電路的支路、節(jié)點、回路和網(wǎng)孔

12

左圖

支路：

節(jié)點：

回路：

網(wǎng)孔：

右圖

支路：

節(jié)點：

回路：

網(wǎng)孔：

拓展討論：回路和網(wǎng)孔是一回事嗎？它倆有著怎樣的關(guān)系？請討論并寫下你們的想法：

（2）節(jié)點電流的流入和流出

①電阻R、R、R、R的串并聯(lián)關(guān)系？

1234

答：

②根據(jù)已掌握的電阻串并聯(lián)電路的特點討論分析電流I、I、I、I有什么關(guān)系？

1234

答：

③I、I對于A點來講有什么相似之處嗎？

12

答：

④I、I對于A點來講有什么相似之處嗎？

34

答：

總結(jié)結(jié)論：對于A點來講

⑤你們是怎樣判斷電流的流入和流出的？

答：

⑥練習：下圖所示兩個電路，請指出對于節(jié)點A、節(jié)點a和節(jié)點b，流入電路和流出電流分別是哪幾個：

I

I2

1

I

3

A

I

5I

4

節(jié)點a：

13

（1）流入：

（2）流出：

節(jié)點b：

（1）流入：

（2）流出：

2、任務(wù)實施

E=17VE=17V

12I

II3

12

R=2R=1R=5

1Ω2Ω3Ω

步驟1：構(gòu)建電路，測量數(shù)據(jù)

構(gòu)建上圖所示電路的仿真模型，調(diào)用虛擬電流表測量三個電流的大小，填入數(shù)據(jù)表

參數(shù)設(shè)置E1=17V，E2=17V，R1=2Ω，R2=1Ω，R3=5Ω

I1（A）I2（A）I3（A）

節(jié)點a電流方程

節(jié)點b電流方程

U1（V）U2（V）U3（V）

回路1電壓方程

回路2電壓方程

回路3電壓方程

步驟2：數(shù)據(jù)分析和結(jié)論導(dǎo)出

請同學(xué)們分別針對節(jié)點a和b，看看流入電流數(shù)據(jù)和流出電流數(shù)據(jù)間有沒有某種聯(lián)系？請討論并寫下你們

的結(jié)論：

步驟3：基爾霍夫電流定律的推廣應(yīng)用

練習：如圖所示電路，已知I=1mA，I=10mA，I=2mA，求電流I？